INDUSTRIE 4.0

Zukunftsprojekt Industrie 4.0

Die Bezeichnung „Industrie 4.0“ soll die vierte industrielle Revolution zum Ausdruck bringen. Die erste industrielle Revolution bestand in der Mechanisierung, darauf folgten die Massenfertigung und daran anschließend der Einsatz von Elektronik zur Automatisierung der Produktion. Der Begriff wurde erstmals 2011 zur  Hannovermesse in die Öffentlichkeit getragen.  Im Oktober 2012 wurden der Bundesregierung Umsetzungsempfehlungen des Arbeitskreises Industrie 4.0 der Promotorengruppe Kommunikation der Forschungsunion unter Vorsitz von S. Dais (Robert Bosch GmbH)  und H. Kagermann (acatech) übergeben.

Die Wirtschaft steht an der Schwelle zur vierten industriellen Revolution. Durch das Internet getrieben, wachsen reale und virtuelle Welt immer weiter zu einem Internet der Dinge zusammen. Die Kennzeichen der zukünftigen Form der Industrieproduktion sind die starke Individualisierung der Produkte unter den Bedingungen einer hoch flexibilisierten (Großserien-)Produktion, die weitgehende Integration von Kunden und Geschäftspartnern in Geschäfts- und Wertschöpfungsprozesse und die Verkopplung von Produktion und hochwertigen Dienstleitungen, die in sogenannten hybriden Produkten mündet. Die deutsche Industrie hat jetzt die Chance, die vierte industrielle Revolution aktiv mitzugestalten. Mit dem Zukunftsprojekt Industrie 4.0 will das BMBF diesen Prozess unterstützen.

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Die Welt steht vor einer technischen Umwälzung, die auch die Gesellschaften erfassen wird. Eine veränderte Wertschöpfungskette in den Fabriken bewirkt, dass heute nicht mehr die Maschine „blind” ein Werkstück bearbeitet, sondern dass das Werkstück der Maschine sagt, was zu tun ist. Das Werkstück kennt seine Konfiguration und seinen Empfänger. Es löst Materialbe-stellungen ebenso aus, wie es sich zum richtigen Auftraggeber lotst. Hochentwickelte Software arbeitet mit Hightechmaschinen, zusammen treffen sie Entscheidungen und minimieren menschliche Fehlerquellen.
Die Zeichen stehen weltweit auf Steigerung von Produktivität und Flexibilität — das gilt für Menschen und Maschinen.

http://www.youtube.com/watch?feature=player_detailpage&v=TTQxfElnlN0#t=3s

Wie sehen die Produktionswelten der Zukunft aus? Wie werden der Mensch und Maschinen zukünftig miteinander kommunizieren?  Für die Hannover Messe 2012 hat sich Festo mit neuen Konzepten für die Kooperation zwischen Mensch und Technik auseinandergesetzt.

http://www.youtube.com/watch?v=5yCPsWX6Kxw&feature=player_detailpage#t=3s

Die 4. industrielle Revolution steht kurz bevor. Im Internet der Dinge sind Cyber Physical Systems die technische Basis. Nicht eine zentrale Steuerung, sondern das Produkt selbst steuert und reguliert den Produktionsprozess. Auf der Hannover Messe zeigt die Smart Factory wie vernetzte Automation funktioniert.

http://www.youtube.com/watch?v=CHQkDtpavIg&feature=player_detailpage#t=10s

http://www.youtube.com/watch?v=z0f4dhZNHAQ&feature=player_detailpage#t=27s

Das Zukunftsprojekt Industrie 4.0 zielt darauf ab, die deutsche Industrie in die Lage zu versetzen, für die Zukunft der Produktion gerüstet zu sein. Industrieproduktion wird gekennzeichnet sein durch starke Individualisierung der Produkte unter den Bedingungen einer hoch flexibilisierten (Großserien-) Produktion, die weitgehende Integration von Kunden und Geschäftspartnern in Geschäfts- und Wertschöpfungsprozesse und die Verkopplung von Produktion und hochwertige Dienstleitungen.


Der wirtschaftliche Wohlstand Deutschlands beruht seit Jahren auf Exporterfolgen, die mit der hochgradig wettbewerbsfähigen Produktion von innovativen technischen Gütern und Dienstleistungen erzielt werden. Die Erfolge des Produktionsstandorts Deutschland beruhen auf den Fähigkeiten in der Industrie, komplexe, arbeitsteilige und geografisch verteilte industrielle Prozesse zu steuern. Die fortwährende Verbesserung und Erneuerung von Prozessen und Produkten im Bereich der Hochtechnologie bestimmen also ganz unmittelbar das zukünftige ökonomische Wohlergehen des Landes.
Die Hightech-Strategie der Bundesregierung ist ausgerichtet auf die globalen Herausforderungen in den fünf Bedarfsfeldern Klima/Energie, Gesundheit/Ernährung, Kommunikation, Mobilität und Sicherheit sowie auf die Förderung von Schlüsseltechnologien. Zur Umsetzung wurden Ziele und Visionen in zehn Zukunftsprojekten formuliert. Eines dieser Zukunftsprojekte ist “Industrie 4.0“. Vorschläge zur Umsetzung und Ausgestaltung des Zukunftsprojekts Industrie 4.0 wurden insbesondere von der Forschungsunion unterbreitet.

Innovation durch Cyber Physical Systems

Eine fundamentale Verbesserung und Erneuerung industrieller Prozesse wird durch die heutige Weiterentwicklung der IT und ihre weiter gehende Vernetzung ermöglicht. Der Einbau von eingebetteten Systemen in viele Alltagsgegenstände hat die Verbindung von realer – physischer – und virtueller (Cyber-) Welt hergestellt. Vernetzte eingebettete Systeme – so genannte  Cyber Physical Systems, CPS – verknüpfen Alltagsgegenstände mit intelligenten Steuerungsprozessen. Die Vernetzung von CPS per Internet mit beliebigen anderen Computern wird als das “Internet der Dinge und Dienste” bezeichnet. Damit lassen sich in der Produktion einerseits verbesserte Feinsteuerung und Optimierung ebenso realisieren wie andererseits völlig neue Produktionsmethoden.

Industrie 4.0 ist ein Synonym für die Integration von CPS in Fertigung und Distribution sowie der Einsatz des Internets der Dinge und Dienste in industriellen Prozessen. Industrie 4.0 bedeutet nicht allein die Optimierung bestehender IT-gestützter Prozesse, sondern die Erschließung von Potentialen aus einer feingranularen und differenzierten Verfolgung von Abläufen in Detail und kumulativen Effekten im Globalen, die vorher nicht erfassbar waren. Es bedeutet zugleich die intensivierte Verbindung zwischen Lieferanten und Kunden mit neuen Möglichkeiten wechselseitigen Nutzens.

Vorarbeiten

Die Verarbeitung produktindividueller Daten in einem “Semantischen Produktgedächtnis” wurde vom BMBF in der Innovationsallianz SemProm gefördert. Das Ergebnis ist die Basis der nächsten Generation von mobilen, eingebetteten und funkbasierten Elementen für die Internetkommunikation zwischen “intelligenten” Produkten und Alltagsobjekten im “Internet der Dinge”. Die Verbindung digitaler Produktgedächtnisse mit Geschäftsprozessen war Gegenstand des Vorhabens ADIWA.

Zur Entwicklung von Entwicklungsmethoden für die Basistechnologie der Cyber Physical Systems wurde das Verbundprojekt SPES 2020 vom BMBF gefördert. Die Ergebnisse werden derzeit bis 2015 umgesetzt in Engineering-Werkzeuge für die wichtigsten Anwendungsbranchen im Verbundprojekt SPES XT_Core.

Umsetzung

Realisierbar sind derart umfassende Entwicklungen nur über eine Verständigung über gemeinsame Ziele und Vorgehensweisen. Dazu wurde eine “Forschungsroadmap Cyber Physical Systems”  zur Fortentwicklung von Basistechnologien ausgearbeitet , die Forschungsprioritäten für Cyber Physical Systems benannte. Die vorläufigen Umsetzungsempfehlungen bieten Ansätze für weiterführende Schritte auf der Anwendungsebene